Intensification du transfert de chaleur par optimisation du motif de la pulsation de l'écoulement du fluide caloporteur pour le refroidissement des batteries d'un véhicule électrique // Heat transfer intensification by optimizing fluid flow pulsation patt

Le développement des futurs véhicules électriques repose sur la conception de systèmes de stockage d'énergie embarquée, apportant des solutions en termes d'amélioration de l'autonomie, de la durée de vie et du temps de recharge. Pour ce dernier point, la mise en place de systèmes de recharge rapide se heurte à différents phénomènes physiques et électrochimiques qui peuvent pénaliser la durée de vie de la batterie, voire mettre en défaut sa sécurité, et qui doivent être maîtrisés par une gestion efficace du système de refroidissement de la batterie. Ce dernier consiste habituellement en un système de refroidissement par liquide caloporteur intégré dans le pack batterie. La thèse proposée se fera en partenariat entre le laboratoire PRISME et Stellantis. Elle s'inscrit dans la continuité d'une autre thèse qui visait à améliorer les performances thermiques par pulsation de l'écoulement du fluide caloporteur. Cette étude a permis de comprendre les mécanismes physiques impliqués dans l'amplification du transfert de chaleur, sous certaines conditions de pulsation, et a permis de développer différents outils pour comprendre les mécanismes d'instabilité qui favorisent ce transfert. Cette nouvelle étude explorera de nouvelles configurations, plus proches des applications réelles, et combinera des approches théoriques, numériques et expérimentales afin de déterminer les paramètres optimaux permettant de maximiser l'échange de chaleur. Un dispositif expérimental disponible au laboratoire permettra de réaliser une étude couplée vitesse-température résolue dans le temps. Différents systèmes de mesure et de diagnostic seront mis en œuvre. Pour caractériser la dynamique de l'écoulement, des mesures par PIV seront réalisées. Elles seront couplées à des mesures de flux de chaleur à la paroi et de champ de température en temps réel dans l'écoulement par fil froid. L'étude proposée pourrait, à terme, conduire à un système de contrôle actif de la température du pack batterie.
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The development of future electric vehicles relies on the design of on-board energy storage systems, providing solutions in terms of improved range, service life and recharging time. In the latter case, the introduction of fast-charging systems comes up against a number of physical and electrochemical phenomena which can reduce battery life, or even affect safety, and which must be controlled by efficient management of the battery cooling system. The latter usually consists of a liquid coolant system integrated into the battery pack. The proposed thesis will be carried out in partnership between PRISME laboratory and Stellantis. It follows from a previous thesis aimed at improving thermal performance by means of a pulsating flow. This study enabled us to understand the physical mechanisms involved in the amplification of heat transfer under certain pulsation conditions, and to develop various tools for understanding the instability mechanisms that promote this transfer. This new study will explore new configurations, closer to real-life applications, and will combine theoretical, numerical and experimental approaches to determine the optimum parameters for maximizing heat exchange. An experimental set-up available at the laboratory will enable a time-resolved coupled velocity-temperature study to be carried out. Various measurement and diagnostic systems will be used. PIV measurements will be used to characterize flow dynamics. These will be coupled to cold-wire measurements of wall heat flux and temperature field in real time. The proposed study could ultimately lead to an active temperature control system for the battery pack.
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Début de la thèse : 05/01/2026

Cifre

CIFRE ANRT

Université d'Orléans

552 Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU

Qualités requises : Ingénieur grande école et/ou master 2 en énergétique et/ou mécanique des fluides Compétences requises en dynamique des fluides (hydraulique, aérodynamique), équations de transport, transferts de chaleur. Compétences Techniques : Expérience appréciée en techniques de mesure dans les fluides (mesure par PIV) et en simulation numérique des écoulements.
Requirements: Engineering degree and/or Master's degree in energy and/or fluid mechanics Skills required in fluid dynamics (hydraulics, aerodynamics), transport equations, heat transfer. Technical skills: Experience in fluid measurement techniques (PIV measurements) and computational fluid dynamics (CFD) will be appreciated.